Development of long glass fiber PVC concentrate (LF-PVC)to reinforce injection molding rigid PVC compounds

This work presents a study and development of long glass fiber PVC pellet concentrate (LF-PVC) manufactured by extrusion similar wire coating technique to reinforce pelletized rigid PVC compounds to produce injection molding LF-PVC composites. The incorporation of LF-PVC in rigid PVC compound exhibited mechanical benefits mainly in tensile modulus, flexural modulus and notched impact strength. Injection molding LF-PVC composites with 20 wt% of fiberglass presented tensile and flexural modulus 90% higher than unreinforced rigid PVC; Izod and Charpy notched impact strength 13% and 40% higher than unreinforced rigid PVC, respectively. The reinforcement of rigid PVC with LF-PVC presented slight damage in heat distortion and Vicat temperatures. 20wt% fiberglass PVC composites presented around 10% lower than unreinforced rigid PVC because LF-PVC reinforcement presented little quantity of plasticizers and majority of low molecular weight PVC resin. The innovative technique developed by Grizzo in a preliminary work [1; 2] to incorporate long glass fiber in rigid PVC compound was optimized because the LF-PVC pellets produced presented lower quantity of plasticizer, adequate fiberglass roving with suitable coupling agent (sizing) for PVC and a fiberglass roving tex (g/km) with excellent cost. In summary the reinforcement of injection molding rigid PVC compound with LF-PVC compounds produced unsatisfactory mechanical performance of LF-PVC composites, although that allowed them to compete to long glass fiber polypropylene and polyamide composites in injection molding technical parts under room temperature. Also LF-PVC composites allowed improve usual PVC applications such as connections to reduce thickness or rise dimensional, for example diameter and length, which was not possible before. The last, there are potential applications for LF-PVC composites to be used in special pressurized connections to replace internal metallic reinforcement, and in faucets and other bathroom devices for metal replacement.Financiadora de Estudos e ProjetosNeste trabalho é descrito o estudo e o desenvolvido de um composto granulado de PVC reforçado com fibras de vidro longas (LF-PVC), produzidos através de uma técnica de extrusão similar a de recobrimento de fios, para ser utilizado na fabricação de compósitos PVC/fibras de vidro moldados por injeção. A incorporação dos grânulos LF-PVC num composto de PVC rígido apresentou benefícios principalmente quanto à rigidez sob tração e flexão e à resistência ao impacto. O compósito de PVC reforçado com 20% em massa de fibras de vidro longas apresentou aumento de 90% nos valores de módulo de elasticidade sob tração e sob flexão, e um aumento de 13% e 40% na resistência ao impacto Izod e Charpy com entalhes, respectivamente. O reforçamento do composto de PVC rígido com os grânulos LF-PVC apresentou redução moderada nas temperaturas de deflexão térmica (HDT) e de amolecimento Vicat, sendo obtida uma redução de 10% para o compósito reforçado com 20% de fibras de vidro longas, em virtude da presença de uma pequena quantidade de plastificante e do uso de uma resina de baixa massa molar na formulação de PVC utilizada na fabricação do grânulo LF-PVC. A técnica inovadora de incorporação de fibras de vidro longas em compostos de PVC, desenvolvida por Grizzo em trabalho anterior [1; 2], foi aperfeiçoada através da redução da quantidade de plastificante utilizado no composto do grânulo LF-PVC; do uso de um roving de vidro com sizing específico para PVC; e do uso de um roving de vidro com um tex (g/km) de excelente custo. De um modo geral o reforçamento do composto de PVC rígido com os grânulos LFPVC apresentou desempenho mecânico considerado não satisfatório, porém com possibilidade dos compósitos PVC/fibras de vidro de competir com os compósitos de polipropileno e poliamida reforçados com fibras de vidro em peças técnicas moldadas por injeção sob condições normais de temperatura. O reforçamento também possibilita a melhoria de produtos convencionais de PVC, como conexões, através da redução de espessura e da ampliação de dimensionais, como diâmetros e comprimentos, não possíveis até o momento. Por fim, existe a possibilidade de uso dos compósitos PVC/fibras de vidro em conexões especiais, que apresentam alma metálica de reforço para suportarem elevadas pressões, e em torneiras e outros dispositivos sanitários que apresentem partes metálicas